tiểu luận về ứng dụng điện khí nén

LỜI MỞ ĐẦU
Những năm 50 và 60 của thế kỉ 20 là giai đoạn kỹ thuật tự động hoá quá trình sản
xuất phát triển mạnh mẽ. Kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi
và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Cùng sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hoá , ngày nay các thiết bị
truyền dẫn, điều khiển khí nén sử dụng trong máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết
các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ, phương tiện vận chuyển, máy dập, máy
xây dựng, máy ép phun, máy bay, máy y khoa, dây chuyền chế biến thực phẩm,…
do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác,
công xuất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dẽ dàng ở những không gian chật
hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện.
Trong quá trình làm bài tiểu luận này, chúng em không thể tránh khỏi những thiếu
sót. Rất mong sự đóng góp của Thầy. Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Vũng Tàu, ngày 26/04/2011
Sinh viên : Huỳnh Thanh Vân
PhạmQuang Tuyến
MỤC LỤC
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Trang
LỜI MỞ ĐẦU 2
MỤC LỤC 3
I. Các ứng dụng điện khí nén 4
1) Ưu điểm 4
2) Nhược điểm 5
II. Các thiết bị điện khí nén 5
1) Máy nén khí kiểu piston 5
2) Máy nén khí kiểu trục vít 6
3) Máy nén khí ly tâm 8
4) Máy nén Scroll (xoắn ốc) 13
III. Thông số kỹ thuật của một vài thiết bị điện khí nén 15
1) Hitachi OSP – 37S5AI 15

2) Hitachi OSP – 75S5AI 16
3) Hitachi OSP – 15U5AI 17
4) Hitachi OSP – 55U5AI 18
5) Hitachi DSP – 15A51 không dầu 19
6) Mitsuiseiki Z155A 20
7) Máy nén khí piston cao áp KA-3 21
8) Máy nén khí piston thấp áp KA-4 22
9) Máy nén khí piston không dầu 0.75OP-9.5GS5A 23
10) Máy nén khí Scroll(xoắn ốc) SRL- 2.2DMA5………………24
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
I. Các ứng dụng khí nén :
Hệ thống điều khiển khí nén được sử dụng rộng rãi ở những lĩnh vực mà ở đó vấn đề
nguy hiểm hay xảy ra các cháy nổ như: các đồ gá kẹp các chi tiết nhựa, máy gia công
gỗ, chất dẻo; hoặc được sử dụng trong nghành cơ khí như cấp phôi gia công; hoặc
trong môi trường vệ sinh sạch như công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử.
Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây truyền sản
xuất thực phẩm như: rửa bao bì tự động, chiết nước vô chai, thiết bị mạ điện,…; trong
các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của băng tải, thang máy công nghiệp,thiết bị lò hơi,
đóng gói, bao bì, in ấn, phân loại sản phẩm và trong công nghiệp hoá chất, y khoa và
sinh học,…; truyền động quay, truyền động xilanh, động cơ quay với công suất lớn
bằng năng lượng khí nén.

Tay máy gắp sản phẩm bằng khí nén Khuôn tạo dè xe máy

Phân loại sản phầm Đóng gói sản phẩm
1) Ưu điểm:
• Bảo dưỡng, sửa chữa, tổ chức kỹ thuật đơn giản, thuận tiện.
• Không yêu cầu cao đặc tính kỹ thuật của nguồn năng lượng : 3 – 8 bar.
• Khả năng quá tải lớn của động cơ khí.

• Độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kỹ thuật, tuổi thọ lớn.
• Truyền tải năng lượng xa vì độ nhớt động học khí nén nhỏ và tổn thất áp xuất
trên đường dẫn ít.
• Do trọng lượng các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, khả
năng dãn nở của áp suất khí lớn nên truyền động có thể đạt được vận tốc rất
cao.
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
• Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống
dẫn, do đó không tồn tại mối đe doạ bị nhiễm bẩn.
• Các thành phần vận hành trong hệ thống có cấu tạo đơn giản và giá thành
không đắt.
2) Nhược điểm:
• Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử.
• Khả năng lập trình kém, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn.
• Lực truyền tải trọng thấp, dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn gây tiếng ồn.
• Không điều khiển được quá trình trung gian giữa 2 đường.
• Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi theo,
bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn.
II. Các thiết bị điện khí nén
1) Máy nén khí kiểu piston
a. Cấu tạo
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
b. Nguyên lí hoạt động
Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên piston, do đó không khí được đẩy
vào buồng nén thông qua van hút. Van này mở tự động do sự chênh lệch áp
suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston. Khi piston đi xuống tới “điểm
chếch dưới” và bắt đầu đi lên. Không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng
áp suất phía trên và dưới nên van hút đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy

ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức nào đó sẽ làm cho van xả mở
ra, khí nén sẽ thoát ra van hút để đi vào hệ thống khí nén.
*Cả 2 van xả và hút thường có lò xo và đóng mở tự động do sự chênh lệch áp
suất ở mỗi phía của mỗi van.
*Sau khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van xả
đóng và 1 chu trình khí nén mới bắt đầu.
2) Máy nén khí kiểu trục vít
a. Cấu tạo
Máy nén khi trục vít hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Máy nén khí
trục vít gồm có hai trục. Trục chính và trục phụ. Loại máy nén khí này có một
vỏ đặt biệt bao boc quanh hai trục vít quay, 1 lồi 1 lõm. Các răng của hai trục
vít ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng. Hai
trục vít phải quay đồng bộ với nhau, giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất
nhỏ.
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
b. Nguyên lí hoạt động
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong vỏ thông qua
cửa hút và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén
giữa các răng khi buồn khí nhỏ lại, sao đó khí nén đi tới cửa xả. Cả cửa hút và
cửa xả sẽ được đóng hoặc được mở tự động khi các trục vít quay hoặc không
che các cửa, Ở cửa xả của máy nén khí có lắp một van một chiều để ngăn các
trục vít tự quay khi quá trình nén đã ngừng.
Nguyên lí hoạt động
Đường đi của khí nén trục vít
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
3) Máy nén khí ly tâm

a. Cấu tạo
Máy nén ly tâm loại thân hai nửa theo phương ngang
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Máy nén ly tâm loại có bích theo phương đứng (Vertically Split Case)
Vỏ máy là chi tiết có cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn, là giá đỡ cho các chi
tiết
khác. Trong vỏ máy có các ổ trục để đỡ các trục máy, có các áo nước để dẫn
nước làm mát, có các khoang để dẫn khí. Vỏ máy được chế tạo thành 2 nửa để
thuận tiện cho việc tháo lắp, tuy nhiên cũng có loại vỏ máy được chế tạo liền
khối. Vỏ máy thường được chế tạo bằng gang xám hay bằng gang hợp kim.
Trục để lắp các bánh công tác lên đó nhận truyền động từ động cơ dẫn động,
quay
với vận tốc cao để thực hiện quá trình nén khí. Trục máy được lắp vào các các ổ
đỡ trên vỏ máy. Trục máy được chế tạo bằng thép hợp kim.
Bánh công tắc được lắp trên trục máy quay theo trục máy để làm biến đổi động
năng chất khí, thực hiện quá trình nén khí, trên bánh công tắc có các bánh cong.
Có 3 loại bánh công tắc, bánh công tắc hở, bánh công tắc nửa hở, bánh công tắc
kín.
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Màng ngăn là một tấm kim loại đặt sát với bánh công tắc, đóng vai trò dẫn
hướng dòng khí đi từ cửa xả của cấp nén này tới cửa nạp của cấp nén kế tiếp,
màng ngăn được chế tạo bằng gang hoặc thép hợp kim. Màng ngăn được gắn
với vỏ và không quay theo trục máy.
Đệm kín khuất khúc: vì vách ngăn không quay theo trục máy, do vậy giữa
chúng phải có một khe hở. Để tránh hiện tượng lọt khí nén ngược lại cửa nạp
qua khe hở này người ta dùng vòng đệm kín khuất khúc. Vòng có dạng răng
cưa, các răng này không chạm vào trục, để tránh làm hư hỏng trục khi chạm
phải, vòng được làm bằng kim loại mềm, giữa các răng hình thành không gian,

khí nén lọt vào không gian này chúng sẽ đổi hướng và chậm lại nhờ đó mà hạn
chế được sự rò rỉ khí nén sang cửa nạp. Loại này không ngăn được hoàn toàn sự
lọt khí do vậy chỉ dùng ở những nơi có áp suất thấp. Cũng có máy nén khí dùng
loại vòng đệm này để làm kín giữa trục máy và vỏ máy để hạn chế sự lọt khí ra
bên ngoài. Nếu máy nén khí độc hại thì cần có rãnh để gom khí rò rỉ ra để dẫn
tới một nơi an toàn.
Đệm màng mỏng :để làm kín những máy nén khí có áp suất cao, người ta dùng
đệm màng lỏng. Các bộ phận chính gồm ống lót trong và ống lót ngoài không
quay theo trục và có một khe hở với trục. Khi trục quay, dầu sẽ đi vào khe hở
để làm kín không cho khí nén lọt ra ngoài. Loại đệm này ngăn sự lọt khí tốt
nhất, tuy nhiên phải có một hệ thống dầu cao áp liên tục, dẩu phải cực sạch.
Dầu sau khi nhiễm bẩn phải được thu hồi để làm sạch và làm nguội. Nếu áp
suất dầu trong hệ thống này giảm đi, chứng tỏ đệm làm kín đã giảm hiệu quả
làm kín (do mài mòn).
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Ngăn cân bằng : Trong máy nén khí ly tâm nhiều cấp, lực do áp suất tác dụng
lên 2 chiều của trục không cân bằng nhau, phía áp suất cao có lực tác dụng lớn
hơn. Do vậy trục có xu hướng dịch chuyển về phía cửa nạp. Sự dịch chuyển này
sẽ gây va đập, gây mài mòn các chi tiết liên quan. Ngăn cân bằng có tác dụng gi
bớt sự mất cân bằng này. Ngăn cân bằng này là một bộ phận được gắn với trục
gồm 2 phần, phần phía cửa nạp thì chịu áp suất khí xả, phần phía cửa xả thì
chịu áp suất khí nạp. Theo cách phân tích lực như vậy, kết quả là lực tác dụng
lên trục cân bằng hơn.
b. Nguyên lí hoạt động
Máy nén khí ly tâm sử dụng đĩa xoay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí
vào phần rìa của bánh đẩy làm tăng tốc độ của khí.Bộ phận khuếch tán của máy
sẽ chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất.
Sự biến đổi áp suất của khí khi qua guồng động làm thay đổi khối lượng riêng
của khí. Khi guồng động quay, khí sẽ văng từ tâm ra xung quanh dưới tác dụng

của lực ly tâm. Làm tăng khối lượng riêng của khí và tạo ra áp lực tĩnh. Đồng
thời vận tốc của khí cũng tăng lên và như vậy tăng áp lực động của khí.
Máy nén khí ly tâm thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp nặng và
trong môi trường làm việc liên tục.Chúng thường được lắp cố định.Công suất
của chúng có thể từ hàng trăm đến hàng nghìn mã lực,với hệ thống làm việc
gồm nhiều máy nén khí ly tâm,chúng có thể tăng áp đầu ra hơn
1000lbf/in
2
(69Mpa).
Nhiều hệ thống làm tuyết nhân tạo sử dụng loại máy nén khí này.Chúng có thể
sử dụng động cơ đốt trong,bộ nạp hoặc động cơ turbin.Máy nén khí ly tâm được
sử dụng trong một động cơ tuabin bằng gas nhỏ hoặc gần giống như tầng khí
nén cuối cùng của động cơ turbin cỡ trung bình.
4) Máy nén Scroll (xoắn ốc)
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
a. Cấu tạo
Máy nén xoắn ốc (scroll) gồm hai phần xoắn ốc acsimet. Một đĩa xoắn ở trạng
thái tĩnh, đĩa còn lại quay quanh đĩa xoắn cố định. Hai đĩa xoắn này được đặt ăn
khớp vào nhau tạo thành các túi dạng hình lưỡi liềm.
b. Nguyên lí hoạt động
Trong quá trình nén, phần xoắn ốc tĩnh được giữ cố định và phần xoắn động di
chuyển trên trục chuyển động lệch tâm. Gas được dẫn vào khoảng trống do hai
đĩa xoắn tạo ra. Hai đĩa khép dần từng nấc và dần tiến vào tâm của hình xoắn
ốc, thể tích nhỏ dần tạo ra áp suất lớn, khi đến tâm thì gas đạt được áp suất đẩy
và được nén qua cổng đẩy ở tâm của scroll cố định. Các túi khí được nén đồng
thời và liên tiếp nên tạo ra sự liên tục, ổn định, hiệu quả và yên tĩnh trong quá
trình hoạt động.
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT

Phần xoắn
Gas đi vào từ hai lỗ mở đối tâm (A), được nén giữa các túi dạng lưỡi liềm của
hai scroll (B và C), cho đến khi đến tâm (D) để đạt được áp suất đẩy cần thiết.
Quá trình hút và nén gas diễn ra đều đặn, liên tục không xảy ra sự rung động và
chấn động.
Nguyên lí làm việc
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
III. Thông số kỹ thuật của một vài thiết bị điện khí nén
1) Hitachi OSP-37S5AI
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Hitachi
Model OSP-37S5AI
Công suất 37 Kw
Lưu lượng khí nén 6.6 m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí có dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp
Thời gian bảo hành 12 tháng
Hãng sản xuất Hitachi
2) Hitachi OSP-75S5AI
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy khí nén Hitachi
Model OSP-75S5AI
Công suất 75 Kw

Lưu lượng khí nén 12.6 m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí có dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp
Thời gian bảo hành 12 tháng
Hãng sản xuất Hitachi
3) Hitachi OSP-15U5AI
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Hitachi
Model OSP-15U5AI
Công suất 15 Kw
Lưu lượng khí nén 2.1 m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí trục vít loại có dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp
Thời gian bảo hành 12 tháng
Hãng sản xuất Hitachi
4) Hitachi OSP-55S5AI
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Hitachi (may nen khi Hitachi)

Model OSP-55S5AI
Công suất 55 Kw
Lưu lượng khí nén 9.5 m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy
Máy nén khí trục vít loại có dầu - may nen khi
Hitachi
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp
Thời gian bảo
hành
12 tháng
Hãng sản xuất Hitachi
5) Hitachi DSP-15A51 không dầu
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Hitachi
Model DSP-15A5I
Công suất 15 Kw
Lưu lượng khí nén 2.1 m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí trục vít loại không dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp,thực phẩm,y tế
Thời gian bảo hành 12 tháng

Hãng sản xuất Hitachi
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
6) Mitsuiseiki Z155A
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Mitsuiseiki
Model Z155A
Công suất 22kw
Lưu lượng khí nén 3.6m
3
/min
Áp suất làm việc 0.69 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí không dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp,thự phẩm.y tế
Thời gian bảo hành 12 tháng
Hãng sản xuất Mitsuiseiki

7) Máy nén khí piston cao áp KA-3
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Piston
Model KA-3
Công suất 3Hp/2,2Kw
Lưu lượng 0,3m
3
/min
6.9 giây hoặc ít hơn
Thời gian sấy nóng

14 giây
1 giây (từ chế độ nghỉ)
Tốc độ sao chụp iR2318L: 18 trang / phút (A4)
Độ phân giải
600 dpi x 600 dpi (Quét)
1200 dpi x 600 dpi (Copy/in)
Halftones 256 độ màu
Phóng to / Thu nhỏ 25% đến 400% (Tăng cường đơn vị 1%)
8)
9) Máy nén khí piston thấp áp KA-4
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí Piston thấp áp có dầu
Model KA-4
Công suất 4Hp/3Kw
Lưu lượng 0,4m
3
/min
Áp suất tối đa 0.8Mpa
Thể tích bình chứa 130lit
Điện áp sử dụng 380V/3ph/50Hz
Kich thước/Trọng lượng 1310x500x960/160Kg
Chủng loại máy Máy nén khí piston loại có dầu
Hãng sản xuất Kaishan
10) Máy nén khí piston không dầu 0.75OP-9.5GS5A
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí piston không dầu

Model 0.75OP-9.5GS5A
Công suất 1Hp/0.75Kw
Lưu lượng 0,075m
3
/min
Áp suất tối đa 0.93Mpa
Thể tích bình chứa 80lit
Điện áp sử dụng 220V/1ph/50Hz
Kich thước/Trọng lượng 1155x380x850/69Kg
Chủng loại máy Máy nén khí piston không dầu
Hãng sản xuất Hitachi
11) Máy nén khí Scoll (Xoắn ốc) SRL-2.2DMA5
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân
Tìm hiểu về các thiết bị điện khí nén Trường Đại Học BR-VT
Thông số kỹ thuật :
Loại Máy nén khí scroll (xoắn ốc)
Model SRL-2.2DMA5
Công suất 2,2kw
Lưu lượng khí nén 240lít/min
Áp suất làm việc 0.85 Mpa
Điện áp sử dụng 380V/3Ph/50Hz
Chủng loại máy Máy nén khí kkông dầu và có dầu
Lĩnh vực sử dụng Sử dụng trong các ngành công nghiệp,thự phẩm.y tế
Thời gian bảo hành 12 tháng
Hãng sản xuất Hitachi
Hết
SVTH : Phạm Quang Tuyến-Huỳnh Thanh Vân